CN203350668U - 一种远程智能化工业风机监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种远程智能化工业风机监控系统。该系统包括ARM处理器、GPRS模块、显示模块、远程控制主机、信号采集模块、现场传感器/变送仪表、光电耦合模块、继电器/变频器、工业风机。本实用新型采用了32位基于ARM的Cortex-M3内核的增强型微控制器，适用于电机驱动，空调系统和通风监控领域。系统的GPRS模块实时采集风机的运行资料上传到云端服务器，当出现报警信息时自动发送相关设备负责人电子邮件或短信，在最短时间内了解异常状况，快速处理以免较大损失。本实用新型具有结构简单、实时监测并警告、性能稳定及成本低的优点。

Description

一种远程智能化工业风机监控系统

技术领域

本实用新型涉及一种工业风机运行状况的监控系统，特别是一种基于GPRS网络的远程智能化工业风机监控系统。

背景技术

在工业生产、产品加工制造业中，风机设备主要应用于锅炉燃料系统、设备烘干及冷却系统、通风系统等，其主要类型有工业离心风机、轴流风机、罗茨风机。根据实际情况需要对风机的风速、风量、温度、振动信号进行实时控制和调节，以适应工艺要求和运行工况。传统的工业风机控制系统大多采用PLC+工业以太网形式实现风机的控制，其缺点在于系统成本高，不利于远程实时控制。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种远程智能工业风机监控系统，能够实时现场监控和远程监控工业风机运行状态，利用GPRS网络将设备数据传递给云端服务器，对数据进行整理存储，产生相应的报表和指示，利用决策模块判断风机工作状态是否正常，对该情况做出相应指令，发短信告知管理该设备工作人员。该系统能实现对现场设备运行状态的数据采集，实时监控，并能使技术人员和管理人员无论在任何地方可以得到每个监控点的数据并进行及时响应。

为了实现上述目的本实用新型采用如下技术方案：一种远程智能化工业风机监控系统，包括显示模块、远程控制主机、ARM处理器、GPRS模块、信号采集模块、现场传感器/变送仪表、光电耦合模块和继电器/变频器；其中，所述现场传感器/变送仪表采集反映工业风机状态的信号，然后将该信号发送到信号采集模块, 信号采集模块连接ARM处理器的信号输入端，ARM处理器的信号输出端连接光电耦合模块的输入端，光电耦合模块的输出端连接用于控制工业风机转动的继电器/变频器，所述显示模块、远程控制主机、和GPRS模块分别与ARM处理器连接，GPRS模块将ARM处理器的数据通过GPRS网络向外发送。

进一步，上述反映工业风机状态的信号包括工业风机的振动信号、风速信号、风压信号、电流信号和温度信号。

进一步，上述显示模块为能进行数据显示和参数设置的触摸屏显示装置。可实时显示工业风机监控数据，并设置异常报警范围及风机启停顺序等设备参数。

进一步，上述ARM处理器设置有通讯接口，通讯接口包括RS485接口和RS232接口。

进一步，上述显示模块、ARM处理器、GPRS模块、信号采集模块和光电耦合模块安装于变频控制柜中。 

采用上述技术方案本实用新型所产生的有益效果在于：本实用新型采用32位基于ARM的Cortex-M3内核的增强型微控制器，ARM处理器比传统的可编程逻辑控制PLC具有更强大的CPU和存储器，支持现场控制和远程控制的双监控模式，大大提高了监控系统对工业风机实时参数的监控能力。系统配备了GPRS采集模块，由各监控装置固定时间通过GPRS向云端服务器发送监控信号，云端服务器收集各风机的当前运行状态数据，当出现报警信息时自动发送信息和邮件到管理人员和设备维护人员，使得设备管理人员和设备维护人员在最短时间内了解异常状况，快速处理以避免较大损失。系统还配备了RS485和RS232冗余接口，用于连接各种基于RS485和R232通信方式等的设备。因此本实用新型能提供工业风机的远程智能监控功能。

附图说明

图1为本实用新型的系统结构框图；

图2为本实用新型的控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图做进一步说明。

参见图1，本实用新型包括显示模块1、远程控制主机2、ARM处理器3、GPRS模块4、信号采集模块5、现场传感器/变送仪表6、光电耦合模块7和继电器/变频器8；其中，所述现场传感器/变送仪表6与工业风机9连接，采集反映工业风机状态的信号，然后将该信号发送到信号采集模块5, 信号采集模块5连接ARM处理器3的信号输入端，ARM处理器3的信号输出端连接光电耦合模块7的输入端，光电耦合模块7的输出端连接用于控制工业风机9转动的继电器/变频器8，所述显示模块1、远程控制主机2、和GPRS模块4分别与ARM处理器3连接，GPRS模块4将ARM处理器3的数据通过GPRS网络向外发送。

ARM处理器3设置有通讯接口。通讯接口包括RS485接口和RS232接口。

显示模块1、ARM处理器3、GPRS模块4、信号采集模块5和光电耦合模块7进行集成设计，所有模块均设计在一块PCB上，安装于变频控制柜中，减少监控装置尺寸大小。

远程主机1通过局域网接口与ARM处理器3连接，实时获取多台风机运行状态数据，并自动筛选、分析数据，在处理器判断发生故障情况下及时报警，从而保证监控时效性和数据分析的全面可靠。ARM处理器3采用32位基于ARM的Cortex-M3内核的增强型微控制器,处理器主频72Mhz,内存128字节,内部集成2个12位模数转换器, 可直接连接系统采集的模拟信号,不需另外增加模数转换模块。信号采集模块5采集两类信号：路模拟信号和路数字信号，模拟信号包括工业风机的振动信号、风速信号、风压信号、电流信号、温度信号。其中振动、风速、风压和电流等模拟信号为4-20mA电流环模拟量信号，采用电阻分压方法采集,再通过信号调理电路，将信号转换成ARM处理器内部ADC采样模块能识别的电压范围。温度信号采用Pt100恒流源式测温电路，Pt电阻接法采用三线制，这种接法可以将Pt100两侧相等导线长度分别加在两侧的桥臂上，使得导线电阻得以消除。路数字信号主要设置为变频器运行异常报警接点和风机启动自保接点,采集到的数字信号直接连接ARM处理器3。

ARM处理器3输出路数字信号和路模拟信号。数字信号配备为1组变频器运行异常报警接点和1组风机启动自保持接点，其他2个为常开接点。模拟信号用于控制风量比例阀或变频器频率。ARM处理器3输出信号连接光电耦合模块7，光电耦合模块7的作用使数字信号的强电和弱电分离，防止互相干扰，对于超出各设定值范围的数字信号通过启动继电器打开风机的电流回路控制风机的开启，同时控制蜂鸣器发出警报，光电耦合模块7采用光电元件TLP521。继电器驱动芯片ULN2003A，ULN2003A的输出信号连接继电器/变频器8。路模拟信号输出工业用4~20mA线性电流，采用TI公司的xtr117芯片实现功能。

屏显示模块1选用能进行数据显示和设置的触摸屏显示装置。可实时显示风机监控的各项数据，并能通过人工切换观察各个数据，通过触摸屏显示模块可设置多段速启停顺序，设置各路模拟量数据的异常报警范围。监测数据中模拟量及相关显示主菜单包括：时间、状态、报警信息、设置。时间菜单栏的下级菜单包括：时钟显示、日期设置、时间设置、服务器同步时间、恢复初始时间。状态菜单栏的下级菜单包括：温度、模拟量输入状态、模拟量输出状态、数字量输入状态、数字量输出状态。设置菜单栏的下级菜单包括：温度参数设置、模拟量输入设置、数字量输出设置、数字量输入设置、数字量输出设置、和其他参数设置。报警信息可保留最近20条风机异常数据。模拟量输入设置又可分为：通道类型设置、振动参数设置、风压参数设置、风速参数设置、电机电流设置。

GPRS模块4与ARM处理器3直接连接，其基于SIM900A进行硬件系统设计。SIM900A模块是一款尺寸紧凑的GSM/GPRS模块，广泛应用于电力监控、智能抄表和车队管理等领域。GPRS采集模块实时与云端服务器进行数据传输，当出现风机检测异常并发出警告信息后，GPRS模块发送电子邮件和短信给管理人员及设备维护人员，及时查看设备情况并减少损失。

    参见图2本系统控制流程，重要步骤如下：系统上电后系统首先初始化，其中包括触摸屏初始化、控制量初始化和GPRS模块初始化。触摸屏进入待机界面，GPRS模块开始检测SIM卡，并注册网络，如果注册网路失败则重新初始化GPRS模块，注册成功GPRS待机。系统开始进行模拟信号采集，采集完成后对模拟信号进行处理，如信号大于报警预设值，产生报警信号一方面传输给触摸屏模块，另一方面将报警信息传输GPRS模块。接着采集开关量信号，并对开关量信号进行处理，如超过报警阈值，将报警信号传输给GPRS模块和触摸屏模块。触摸屏模块接收到报警信息后显示并记录报警信息，当工作人员处理完相关报警信息后，触摸屏返回待机界面。GPRS模块接收到报警信号受，拨号上网连接云端服务器，并发送报警信息至云端服务器，云端服务器以短信和邮件方式告知工作人员，及时查看设备情况减少损失。

Claims (6)

1. 一种远程智能化工业风机监控系统，其特征在于：包括显示模块（1）、远程控制主机（2）、ARM处理器（3）、GPRS模块（4）、信号采集模块（5）、现场传感器/变送仪表（6）、光电耦合模块（7）和继电器/变频器（8）；其中，所述现场传感器/变送仪表（6）采集反映工业风机状态的信号，然后将该信号发送到信号采集模块（5）, 信号采集模块（5）连接ARM处理器（3）的信号输入端，ARM处理器（3）的信号输出端连接光电耦合模块（7）的输入端，光电耦合模块（7）的输出端连接用于控制工业风机转动的继电器/变频器（8），所述显示模块（1）、远程控制主机（2）、和GPRS模块（4）分别与ARM处理器（3）连接，GPRS模块（4）将ARM处理器（3）的数据通过GPRS网络向外发送。

2.根据权利要求1所述一种远程智能化工业风机监控系统，其特征在于：所述反映工业风机状态的信号包括工业风机的振动信号、风速信号、风压信号、电流信号和温度信号。

3.根据权利要求1所述一种远程智能化工业风机监控系统，其特征在于：所述显示模块（1）为能进行数据显示和参数设置的触摸屏显示装置。

4.根据权利要求1所述一种远程智能化工业风机监控系统，其特征在于：所述ARM处理器（3）设置有通讯接口。

5.根据权利要求4所述一种远程智能化工业风机监控系统，其特征在于：所述通讯接口包括RS485接口和RS232接口。

6.根据权利要求1到5任一项所述一种远程智能化工业风机监控系统，其特征在于：所述显示模块（1）、ARM处理器（3）、GPRS模块（4）、信号采集模块（5）和光电耦合模块（7）安装于变频控制柜中。

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